Вітряні турбіни електрогенераторів – установки, що перетворюють кінетичну енергію вітру в електричну енергію. Вони встановлюються в гігантських комплексах вітряних електростанціях у вигляді довгих рядів, орієнтованих перпендикулярно до напрямків вітрів у даній місцевості. Найчастіше вони розміщуються на рівнинних ділянках або морських узбережжях, де потоки повітря постійні і досить потужні.
Турбіни сучасних конструкцій розділені на дві великі групи за типом ротора – горизонтально-осьові і вертикально-осьові. Горизонтально-осьові повинні «ловити» вітер, за допомогою спеціальної системи, повертаючись лопатями проти вітру. Робота вертикально-осьових установок від напрямку повітряного потоку не залежить.
Конструкція сучасного вітрогенератора
Компанія Siemens Wind Power спроектувала горизонтально-осьову вітряну турбіну для установки на шельфовій і берегової частини материка. Турбіна SWT-3.6-107- найбільша в асортименті компанії. Вітряна енергетична установка забезпечена трилопатевим ротором з регульованим тангажем (нахилом площини ротора відносно горизонтальної осі), що дозволяє оптимізувати вихідну потужність генератора.
1. Крильчатка. 2. Кронштейн крильчатки. 3. Лопать. 4. Підшипник тангажа. 5. Ступиця ротора. 6. Основний підшипник. 7. Головний вал. 8. Коробка передач. 9. Службовий кран. 10. Гальмівний диск. 11. Муфта. 12. Генератор. 13. Зубцювате колесо системи рискання. 14. Вежа. 15. Вінець системи рискання. 16. Масляний фільтр. 17. Вентилятор генератора. 18. Навіс
Лопаті ротора турбіни виготовляються з армованої скловолокном епоксидної смоли методом суцільного лиття, згідно з технологією IntegralBlade, що дозволило уникнути клеэних з’єднань. Застосування такого методу підсилює конструкцію і забезпечує оптимальну якість. При сильному повітряному потоці, обертання турбіни, навантаження на лопаті, довжиною 52 метри кожна, розподіляються вкрай нерівномірно, і наявність клейових швів може привести до руйнування ротора.
Відлита з магнієвого чавуну крильчатка ротора встановлена на головному валу за допомогою фланцевого з’єднання. Її розміри дозволяють комфортно розміститися всередині двох технічних фахівців, для проведення робіт з технічного обслуговування підшипників і болтових з’єднань тангажу
Порожній головний вал виготовлений методом штампування з легованої сталі. Усередині вала змонтована сигнальна система, яка передає електроенергію і керуючі сигнали блоку управління, який контролює тангаж лопатей. Утримують головний вал два основних подвійних сферичних роликових підшипники. Вони самоустановлювальні, змащуються консистентним мастилом автоматично за допомогою спеціальної системи.
У корпусі турбіни розміщені всі основні елементи генерації електроенергії та управління установкою. Тут знаходяться генератор, коробка передач, гальмівна система, муфта, що з’єднує коробку передач з генератором. Також тут розміщені вінець і зубчасте колесо системи рискання, масляний фільтр і вентилятор системи охолодження генератора.
Планетарна триступенева коробка передач з системою косозубих зубчастих коліс забезпечена ефективною системою охолодження і системою фільтрації, яка має досить велику ємність.
Асинхронний генератор з короткозамкненим ротором без токозбираючих кілець знаходиться в повністю закритому корпусі. Конструкція генератора спеціально створена для досягнення високої продуктивності при непостійних навантаженнях. Середня потужність електрогенеруючоъ установки – 3600 кВт. Гальмівна система турбіни механічна. Вона служить для захисту турбіни від критичних швидкостей обертання, здатних її зруйнувати, і для оптимізації числа обертів при поривчастому вітры.
Стандартний промисловий комп’ютер контролює роботу всіх систем. Швидкість обертання генератора, частота і величина напруги струму, що подається на трансформатор, регулюється системою NetConverter.
Вітряна турбіна працює в автоматичному режимі і включається при досягненні вітром швидкості 3-4м/с. При швидкості повітряного потоку 13 -15 м/с потужність генератора досягає номінальних показників. При досягненні швидкості вітру 25 м/с автоматична система зупиняє ротор турбіни. Також передбачено управління турбіною в дистанційному режимі.
Розрахована потужність турбіни при стандартних умовах роботи: температура – 15 градусів Цельсія, тиск 1013 мбар, щільність повітряного середовища – 1,225 кг/м3. В реальних умовах фактична потужність може дещо відрізнятися від розрахункової.
